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无需熔化的固态金属3D打印沉积技术,可在露天环境打印金属零件

2020年10月,南极熊获悉,国外出现了一种新的金属3D打印技术:无需熔化的固态金属3D打印沉积技术MELD(类似摩擦焊接),可在露天环境生产打印金属零件。

源自美国海军的金属3D打印技术MELD,属于固态过程的金属3D打印,打印过程中材料未达到熔化温度即可进行打印。它有着广泛的应用前景,包括增材制造、涂层应用、组件维修、金属连接、定制金属合金和金属基复合材料坯料和零件制造。

厉害的是,这种金属3D打印技术,可以使用多种材料作为原料,包括金属粉末和棒材!MELD是一项专利的增材制造工艺,基于类似摩擦焊接的工艺,可用于使用现成的固态材料或粉末来构建和修复金属部件。该过程不涉及熔化,并且能够以增材制造完全致密的零件。

作为一种固态工艺,MELD可以生产出具有较低残余应力和全密度的高质量材料和零件,能耗却比传统的工艺要低得多。由于MELDing的打印过程一直是固态,因此它还会生产出不易受气孔、热裂或其他基于熔融技术常见困扰问题影响的材料;单步过程,不需要耗时的后处理,例如热等静压(HIP)或烧结,即可提高沉积材料的质量。

MELD工艺能够用于大规模的金属3D打印零件。前所未有的可扩展性,其巨大飞跃在于,与传统的增材制造工艺不同,MELD不仅限于小型粉末床或昂贵的真空系统;而是开放式工艺,对操作环境或材料表面状况不敏感;环境需求就像机械车间中的传统设备例如CNC和轧机一样,是现实世界工业生产制造的理想选择。

MELD不仅可以制造超大型零件,而且速度还很快,沉积材料的速度至少比基于熔融的金属3D打印工艺快10倍,而且材料限制非常少,从铝、钛、钢到镍基超级合金,都可以使用相同的机器和相同的工艺来制造高质量的材料。

MELD工艺将塑性变形或软化的金属“刺激”在一起或进入下面的层。这种摩擦搅拌作用会破坏组成金属的单个晶粒。因此,与使用的母体材料相比,MELD打印的产品的“细化”粒度或更小。在金属中,随着晶粒尺寸变小,通常可以具有更高的强度。更高的耐腐蚀性和更高的耐磨性。晶粒尺寸变小,是具有更好机械性能的原因之一。

△Inconel 625是一种镍基超级合金。在MELD工艺之前,平均晶粒尺寸为12微米;MELD之后,平均晶粒尺寸为5微米,强度也更高。MELD沉积的材料不仅看起来很棒,而且还具有达到或超过原有材料的出色机械性能。这意味着“融合”材料将表现出预期的性能,从而突破限制。无论是铝、钛或镍基超级合金,MELD机器都可以一步沉积高质量的材料

但是,这种技术会有什么样的局限性吗?请留言说出你的想法。

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